夜視儀—為黑夜而生的鷹眼

1945年夏，美軍在日本沖繩島登錄,日軍隱藏在岩洞坑道里，打算夜晚出來偷襲美軍。誰知，在日軍趁黑夜剛爬出洞口時，馬上就被美軍的槍炮擊中，而在洞內的日軍，不知外邊發生了什麼，繼續向外沖，稀里糊塗送了命。黑夜中，美軍為何能夠準確地找到日軍的位置，功勞都來自於一批剛剛製造出來的紅外夜視儀；1982年4月，英國和阿根廷之間的馬爾維納斯群島戰爭中，英軍進攻最大據點斯坦利港時，依靠紅外夜視裝備，在3000人對抗14000人的懸殊兵力之下取得了優勢性的勝利。阿軍完全看不到黑暗中行動的敵人，只有被動挨打的份；1991年海灣戰爭中，夜視儀也同樣在風沙和硝煙瀰漫的戰場上發揮了作用，伊軍經常是看到美軍坦克開炮的炮口火光後上才得知大敵當前。

現代戰爭中夜視儀的作用不言而喻，《孫子兵法·虛實篇》中曰：「敵雖眾,可使無斗」，夜視儀就是為黑夜而生的鷹眼，沒有它就沒有在黑夜中和敵人對抗的資本。 今天咱們就一起來了解一下夜視儀的基本知識。

微波夜視儀

（1）工作方式

夜視儀按照所處理的光線的類別，可分為微波夜視儀和紅外夜視儀，前者處理自然光，後者處理紅外線。

微光夜視儀能夠在夜暗的條件下，將目標反射的少量自然光（月光、星光、大氣輝光）進行增強放大，從而實現人類對夜間微光狀態下物體及環境的觀察和探測。因微光夜視儀是利用夜天光進行工作，屬被動方式工作，因此能較好的隱藏自己，非常合適於特殊工作的部門，如軍事、刑偵、輯毒、輯私、夜晚監控、保衛等。

紅外夜視儀又分為「主動紅外夜視儀」和「被動紅外夜視儀」。

「主動紅外夜視儀」通過接收目標反射的紅外線形成圖像，這也就要求主動紅外夜視要有發射紅外線的功能，雖然發射的紅外光束是人類肉眼不可見的，但是在發射段還是會有一個紅點，容易暴漏使用者的位置，因此主動式紅外夜視儀更多用於民用。

「被動紅外夜視儀」依靠目標自身的紅外輻射形成 「熱圖像」，故又稱為」熱像儀」。紅外線按照波長範圍可以分為近紅外線（近IR，波長範圍是0.7-1.3微米，與可見光相鄰），中紅外線（中IR，波長範圍是1.3-3微米），熱紅外線（熱IR，波長範圍是3-30微米）。近紅外線和中紅外線主要從是從物體上反射出來，主要應用各種電子設備，例如遙控器、主動式紅外夜視儀當中。而熱紅外線是由物體發射出來的，「被動紅外夜視儀」觀測的是熱紅外線，無需附加電源，因此其隱蔽性更好，不易被敵人和獵物發現，更加適合軍警使用。

（2）工作原理

微波夜視儀和主動式的紅外夜視儀均利用圖像增強技術對目標圖像進行放大，也稱增像管夜視儀。目前市場上我們看到的微波夜視儀也都兼具了主動式紅外夜視的功能，也有些廠家稱之為微波紅外夜視儀。

微光夜視儀包括四個主要部件：強光力物鏡、 圖像增強器、 目鏡、 電源。從光學原理而言 , 微光夜視儀是帶有圖像增強器的特殊望遠鏡。增像管夜視儀利用圖像增強器採集和放大紅外及可見光，通過將光轉換成電再轉換成光的過程實現圖像的放大。微弱自然光和紅外線經由目標表面反射 ,通過物鏡進入夜視儀 ; 在物鏡的強光力物鏡作用下光聚焦於圖像增強器，激發出光電子 ; 光電子在圖像增強器內部電子光學系統的作用下被加速、 聚焦、 成像 , 並以極高速度轟擊連接的熒光屏 ,最終激發出足夠強的可見光 ,把一個微弱自然光照條件下的遠方目標變成適於人眼觀察的可見光圖像呈現在目鏡中。

微光夜視儀按圖像增強器技術可分為一代、二代、三代。

第一代微光夜視儀使用陰極真空管做為光電耦合倍增元件，採用級聯式圖像增強器，圖像的增強倍率大約在120-900倍左右。大多數第一代產品只能清晰觀測中心區域，而邊界處圖像解析度較低，圖像有畸變。同時，第一代夜視儀器在觀察視野範圍內突然出現明亮光源時，設備可能被燒毀，所以嚴禁在強光環境下使用第一代產品。一代加是從第一代的基礎上改進而來，通過添加光學透鏡組件來校正光電耦合元件形成的圖像畸變和提高解析度，從而減小圖像失真，增強倍率大約在1000倍左右。第一代及一代增強型夜視儀所採用的加快電子的技術，明顯地導致了圖像質量的降低和顯像管的壽命變短。

第二代微光夜視儀採用了帶微通道板的圖像增強器，光子進入夜視儀後打在金屬板上，把光子轉換為電子。這些電子又通過一個安放在光屏前的稱為微通道板的薄碟片上，碟片上有數百萬個微通道，電子進入微通道後通過高壓實現電子倍增。因此，微光夜視儀圖像扭曲程度明顯下降 , 空間分辨力高 , 圖像可視性好，同時，還具有自動防強光性能和觀察距離遠等特點，使用壽命也延長了。

第三代微光夜視儀的突出標誌是採用了帶有很敏感的砷化鎵光電陰極塗層的圖像增強器。其形成的圖像更清晰，壽命更長，但它工藝複雜 ， 造價昂貴 ， 即使在發達國家 ，也只有少數幾個型號研製成功 。在第二代向第三代過度時發展了一種超二代的光電管稱二代加，其技術性能僅次於三代產品。

現在在中國市面上見到的夜視儀最高是第二代加產品，第三代產品一般是美國的軍用產品，其在國際市場上的銷售需要從美國國務院得到出口許可證，價格也都達到了十多萬人民幣以上。

（3）性能參數指標

夜視儀最為重要的參數指標就是觀測距離，微光夜視儀的觀測距離主要受到其圖像增強器代數的影響。具體分為微光觀測距離和全黑觀測距離，衡量微光夜視儀好壞主要看微光情況下的觀測距離。

微光觀測距離一般以天氣晴朗、1/4月圓為基準,一般一代或一代加夜視儀，微光觀測距離為50到100米;二代及三代夜視儀，微光觀測距離約在100都400米。如果環境惡劣，或者光線更微弱，其微光觀測距離也會更近。市面上目前幾萬元的微光夜視儀也無法在微光下觀測距離達到400米以上。一般1000到3000元左右的夜視儀，其微光觀測距離在50米左右。

全黑觀測距離除受到夜視儀圖像增強器的質量影響外，紅外發射燈距離也是主要因素。目前夜視儀配備的紅外發射燈距離一般50米左右。也就是時說，無論多貴的夜視儀，在全黑的情況下，最多能觀測到50米遠。

2 熱成像夜視儀

（1）工作原理

所有溫度在熱力學絕對零度以上的物體都自身發射電磁輻射，而一般自然界物體的溫度所對應的輻射峰值都在紅外波段。紅外熱像儀利用紅外探測器和光學成像物鏡將被測目標的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，這種熱像圖與物體表面的熱分布場相對應。通俗地講，紅外熱像儀就是將物體發出的不可見紅外能量轉變為可見的熱圖像，熱圖像上面的不同顏色代表被測物體的不同溫度。同時，通過檢測物體對紅外輻射的發射與吸收，可用於分析物質的狀態、結構、狀態等。熱成像夜視儀，在全黑和白天觀察目標是完全一樣的，不受光線的影響。

（2）性能參數指標

探測器的解析度：熱成像夜視儀最為重要的指標之一就是探測器解析度，一般有160*120,336*256,384x288，640*480幾種。

內置屏幕的解析度：微光夜視儀是通過鏡頭直接觀測目標，所以視野和望遠鏡一樣是圓形的。 熱成像夜視儀通過觀察其內部的液晶屏來觀測目標，我們眼睛看到的是內部液晶屏上的圖像，而不是直接看到目標，所以熱成像夜視儀的成像清晰與否取決於內置液晶屏。一般內置屏幕都是彩色LCOS屏或LED屏幕，OLED 800x600超清晰液晶屏則是頂級的內置液晶屏。

單雙筒：雙筒在使用舒適度和觀測效果上都明顯遠優於單筒，當然雙筒熱成像夜視儀的價格也會遠高於單筒的熱成像夜視儀。

放大倍率：夜視儀可以縮短距離，拉近、放大被觀察的目標，一般熱像儀的倍率是在2倍、4倍。

物鏡口徑：一般市面上的夜視儀物鏡口徑在14~75mm之間，大鏡頭的觀看效果和視野範圍會比小鏡頭好很多，夜視儀的價格也因物鏡口徑不同有較大差異。

幀頻：幀頻是指內置屏幕每秒鐘放映或顯示的幀或圖像的數量。幀頻越大動畫的速度就越快，過低的幀頻會導致播放時斷時續。

3 微光夜視儀與紅外熱成像夜視儀的主要區別

（1） 在全黑、惡劣環境、光線強度變化大的情況下，紅外熱成像夜視儀優勢明顯

紅外熱成像夜視儀不受可見光線的影響，所以紅外熱成像夜視儀在全黑和普通光線下的觀測距離是完全一樣遠的，而且不受霧天，雨天等惡劣環境的影響。而微光夜視儀，在全黑的情況下必須藉助輔助紅外光源，而輔助紅外光源的距離一般只能達到50米。傳統夜視儀的觀測距離會大打折扣。但是紅外熱成像夜視儀受到的影響會很小。同時，微光夜視儀不宜在白天使用，強烈的光線會損害器部件。也正是因為這個原因，頂級的車載夜視儀，如賓士寶馬車所用的夜視儀的都是採用熱成像儀。

（2） 在目標細節的識別能力上，微光夜視儀會比紅外熱成像夜視儀有優勢

紅外熱成像夜視儀通過目標的形狀和顏色來識別目標的類別，分辨目標是人，是動物等。微光夜視儀是通過圖像增強的原理來觀察目標，在清晰度夠的情況下，能夠看清人物的五官。　2015年底一段美軍轟炸IS軍隊的視頻在網路上廣泛流傳，而更讓人關注的是美軍在這場戰鬥中使用的紅外熱成像技術。在夜視鏡頭下可以觀測到IS武裝周圍的的環境、甚至軍事目標的行動軌跡。有報道形容：」IS的皮卡如白耗子似的在地面上四處亂竄，地面IS武裝人員也如同白色小螞蟻一樣驚慌失措，狼奔豕突。亮白色的IS武裝人員和車輛，與黑色背景形成了鮮明的反差。」

4.夜視儀的價格及選擇

微光夜視儀的價格從千元到近10萬元不等，一代單筒夜視儀價格一般在1000到3000元；1代雙筒夜視儀價格一般在3000到10000元；數碼夜視儀價格一般在3000到10000元；二代單筒夜視儀價格一般在10000到40000元；2代雙筒夜視儀價格一般在30000到60000元；三代數碼夜視取證儀價格一般在80000-100000左右。一代夜視儀只適合用於個人日常使用，專業的紅外夜視儀要選擇二代夜視儀或者終高端的數碼夜視儀。

熱成像夜視儀根據其性能和價格可分為低中高三個檔次。解析度為60x60,80x60,100x100的機型,售價一般在2萬元以內，最便宜的在一萬左右，一般都只有固定點測溫的功能，屬於低端機型；中低端機型的解析度為160x120,140X140,售價一般在2-5萬元，他們之間的差距很大，幀頻大部分是9HZ，有些可以達到30HZ甚至60HZ，部分機型有移動點測溫和移動區域測溫功能， 測溫範圍差距也很大，有的機型會有測溫區域設置；解析度為384X288及以上為高端機型， 售價在10萬元以上，適合於特殊場合的檢測，可設定移動區域和測溫範圍，具有高溫自動捕捉和報警等功能。 選擇什麼樣的設備，主要看自己的用途，但為了有一個比較好的使用感受，還是建議選擇幀頻在30HZ以上，有移動測溫點，移動測溫區功能的熱成像夜視儀。

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